BAB III METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM
Metode penelitian merupakan penjelasan dari metode-metode yang digunakan pada penelitian ini.
3.1
Metode Pengembangan Tujuan dari pengerjaan tugas akhir ini yaitu membuat sebuah alat
penyaring air yang mampu menyaring air dan memisahkan kotoran penyebab terjadinya turbiditas pada air, sehingga dapat membatu meringankan pekerjaan manusian dalam melakukan penyaringan pada air kolam. Rotary Drum Filter (RDF) dapat melakukan penyaringan air secraa otomatis, dengan menggunakan sensor kekeruhan atau turbidity sensor sebagai pendeteksi tingkat kekeruhan dari air. Dimana sensor akan membaca nilai kekeruhan yang terjdi, jika sensor kekeruhan mendeteksi bahwa air tersebut tergolong keruh maka alat RDF akan bekerja secara otomatis untuk melakukan penyaringan. Proses penyaringan akan dilakukan oleh drum yang berputar perlahan.
3.2
Prosedur Penelitian Prosedur penelitian yang digunakan pada pengerjaan Tugas Akhir ini
adalah:
32
33
1.
Studi literature Pada proses pengerjaan penelitian ini terdapat dua proses prancangan yang dilakukan yaitu, proses prancangan perangkat keras dan perangkata lunak.
2.
Tahapan perancangan dan pengembangan sistem Dalam pengerjaan pengembangan sistem, terdapat beberapa langkah rancangan sistem yang diambil antara lain: a.
Membuat flowchart pada proses sistem secara keseluruhan.
b.
Melakukan perangcangan perangkat keras yang meliputi: 1.
Merancang rangkaian elektronika yang digunakan pada penelitian.
2.
Melakukan percobaan tentang cara penggunaan sensor dan device yang digunakan pada penelitian.
3. c.
Merancang mekanik pada alat RDF
Melakukan perancangan program dari sensor kekeruhan untuk mengetahui tingkat kekeruhan air.
3.3
Diagram Blok Sistem Dari penelitian ini terdapa proses yang akan dijalankan. Proses yang
dijalankan merupakan proses penyaringan air, dimana RDF akan bekerja sesuai dengan inputan yang diperoleh dari pembacaan sensor kekeruhan pada tingkat kekeruhan air yang terjadi sesuwai dengan nilai dari tingkat kekeruhan yang telah ditentukan. Diagram blok cara kerja alat, dapat dilihat pada gambar 3.1.
34
Air keruh
Sensor membaca bahwa air keruh
pompa air I bekerja menyedot air & Drum berputar menyaring air& pompa air II bekerja menyemprot drum
Air hasil penyaringan
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem
Pertama-tama sensor kekerruhan akan mendeteksi tingkat kekeruhan air yang terjadi pada sempel air yang akan di teliti. Kemudian setelah sempel dari air yang di teliti, telah dikatakan keruh, maka secara otomatis drum akan berputar untuk melakukan penyaringan dan nozzle akan menyemprotkan air untuk menjatuhkan kotoran yang menempel pada drum. Air yang telah melaluipenyaringan drum merupakan air yang telah bersih.
LCD
Sensor kekeruhan
Motor driver L298
Motor DC
Relay I
Filter Pompa Air I
Relay II
Filter Pompa Air II
ATMega16
Gambar 3.2 Blok Diagram Hardware
Dari gambar 3.2 merupakan gambaran dari blok diagram hardware dari sistem. Berikut ini penjelasan dari belokdiagram:
35
1.
Langkah awal, turbidity sensor diletakkan pada air untuk mengetahui tingkat kekeruha yang terjadi pada air tersebut
2.
Mikrokontroler ATmega16 akan memeberikan perintah pada LCD untuk menampilkan hasil dari pendeteksian nilai dari tingkat kekeruhan yang terjadi.
3.
Jika air tergolong keruh maka mikrokontroler ATmega16 akan memeberikan perintah pada relai I yang akan menyalakan pompa I air untuk menyedot air untuk disaring.
4.
Mikrokontroler ATmega16 secara bersamaan juga akan memberikan perintah pada motor driver L298 untuk menyalakan motor DC untuk menggerakkan drum penyaring air dari kotoran.
5.
Mikrokontroler ATmega16 secara bersamaan juga akan memberikan perintah pada relai II untuk menyalakan pompa air II sebagai penyemprot drum saat peroses penyaringan.
3.4
Perancangan Alat RDF Mekanik dari penelitiaan alat RDF ini, menggunakan bahan dasar akrilik
yang telah di desain serta dirancang khusus untuk kepentingan penelitian pada alat RDF. Pembuatan desain dari alat RDF bertujuan agar penempatan seluruh komponen yang dibutuhkan pada alat dapat terpasang dengan baik.
36
Gambar 3.3 Tampilan Keseluruhan Dari Alat RDF
Dari gambar 3.3 merupakan penjelasan gambaran keseluruhan tampilan dari alat RDF pada penelitian yang dilakukan.
3.4.1 Penataan Komponen Elektro
Gambar 3.4 Gambaran Dari Peletakan Rangkaian Elektro
Dari gambar 3.4 menerangkan bentuk box yang digunakan untuk penempatan rangkaian elektro yang digunakan pada penelitian ini.
37
3.4.2 Ukuran Alat RDF 1.
Ukuran Gear Pada alat RDF ini memiliki dua gear sebagai perantara untuk menggerakkan drum menggunakan motor DC. Berikut ukuran gear: a.
b.
Gear pada drum
Diameter gear 23cm
Diameter lubang gear 2.5cm
Gear pada motor
Diameter gear 6.5cm
Diameter lubang gear 0.6cm
Gambar 3.5 Bentuk Fisik Gear Penggerak Drum
Pada gambar 3.5 Menerangkan bentuk dari gear yang digunakan sebagai penggerak drum pada alat.
38
Gambar 3.6 Gambaran Desain Gear
Dari gambar 3.6 menjelaskan gambara desain dari gear yang digunakan pada drum dan motor dimana gear yang kecil diletakkan pada motor dan gear yang besar diletakkan pada drum. 2.
Ukuran Drum Pada alat ini memiliki ukuran drum: a.
Panjang drum 25cm
b.
Diameter lingkaran drum 20cm
Gambar 3.7 Bentuk Fisik Drum
39
Dari gambar 3.7 menerangkan betuk dari drum yang merupakan fungsi untama dalam perancangan alat ini. 3.
Ukuran Dimensi Alat Pada alat ini memiliki diameter ukuran: a.
Tinggi alat 29cm
b.
Panjang alat 37.5cm
c.
Lebar alat 33.8 cm
Gambar 3.8 Bentuk Dan Ukuran Alat
Dari gambar 3.8 menjelaskan bentuk dan ukuran dari alat rotary drum filter (RDF)
40
3.4.3 Struktur Material Alat RDF
Gambar 3.9 Gambaran Perakitan Drum
Dari gambar 3.9 menerangkan perakitan atau pembuatan drum, berikut penjelasan secara terperinci: a.
Merupakan kasa bagian luar utuk melapisi drum
b.
Merupakan lepengan besi berlubang dengan ketebalan 0.5mm sebagai pelapis drum bagian dalam.
c.
Merupakan kain tipis pelapis utama dari drum dengan tujuan agar kotoran penyebab kekeruhan dapat tersaring.
d.
Merupakan plat alumunium yang berfungsi untuk merekatkan kasa, kain dan lempengan besi.
e.
Ring drum yang berfungsi untuk merekatkan bagian belakang derum.
f.
Merupakan plat alumunium yang berfungsi untuk merekatkan kasa, kain dan lempengan besi.
g.
Ring drum yang berfungsi untuk merekatkan bagian depan drum.
41
h.
Bering digunakan sebagai pengunci derum agar air kotor tidak bercampur kembali dengan air yang telah di saring.
Gambar 3.10 Bentuk Alat Perpart Dari gambar 3.10 menerangkan tataletak komponen-komponen yang digunakan dan perakitan dari alat pada penelitian ini. Pada penelitian ini, penggunaan baha-bahan tidak murni menggunakan bahan material dari akrilik saja, melainkan menggunakan beberapa bahan-bahan lain diantaranya: 1.
Bagian alat a.
Akrilik
b.
Baut dan mur
c.
Besi
d.
Kain
e.
Pipa paralon
f.
Almunium
42
2.
Bagian dari penggerak alat a.
Motor DC
b.
Filter pompa air
3.4.4 Perancangan Minimum Sistem ATMega16 Mikrokontroler ATMega16 adalah sistem elektronika sederhana yang terdiri dari komponen-komponen dasar yang dirangkai menjadi satu karena dibutuhkan suatu mikrokontoler agar dapat berfungsi dengan baik. Suatu mikrokontroler membutuhkan dua komponen tambahan selain power untuk dapat berfungsi. Rangkaian tersebut adalah Kristal Oscillator (XTAL) dan rangkaian reset, kedua rangkaian tersebut pada umumnya selalu ada pada minimum sistem mikrokontroler. Rangkaian Kristal Oscillator (XTAL) merupakan bagian komponen yang sangat penting pada mikrokontroler ATmega16 karena berfungsi untuk memompa data yaitu bersifat timer (semacam clock) atau pulsa digital oleh karena itu, kristal memiliki sebuah frekuensi dengan satuan MHz (MegaHertz) dengan perumpamaan jantung pada manusia. Rangkaian Kristal Oscillator (XTAL) ini terdiri dari sebuah kristal dan dua buah kapasitor. Rangkaian reset pada mikrokontroler ATMega16 adalah aktif low. Fungsi dari rangkaian reset adalah memberikan perintah pada mikrokontroler untuk memulai kembali pembacaan program, hal tersebut dibutuhkan pada saat mikrokontroler mengalami ganguan dalam meng-eksekusi program. Rangkaian ini terdiri dari 1 buah tombol, 1 buah kapasitor dan 1 buah resistor yang dihubungkan pada pin reset ATMega16. Rangkaian tambahan lain yang digunakan pada minimum sistem terutama yang digunakan pada perancangan ini adalah rangkaian
43
led indikator dan konektor ISP (In System Chip Program) untuk upload program ke mikrokontroler. Pengujian pada mikrokontroler ATMega16 dilakukan dengan menguji apakah program berhasil atau tidak di upload pada mikrokontroler ATMega16. Pada gambar 3.12 Mernerangkan bentuk rangkaian dari mimimum sistem ATMega16 yang digunakan pada pengerjaan tugas akhir ini.
44
Gambar 3.11 Minimum Sistem Mikrokontroler ATMega16
45
Gambar 3.12 Bentuk Fisik Rangkaian Minimum Sistem ATMega16
Bentuk fisik dari rangkaian minimum sistem yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.11. Rangkaian minimum sistem ATMega16 diletakkan pada bagian dalam box untuk menghindari agar rangkaian tidak terkena air, yang dapat menyebabkan konsleting pada rangkaian.
3.4.5 Perancangan LCD (Liquid Crystal Display) Pada perancangan LCD diletakkan pada bagian pojok atas box yang telah dibuat. Tujuan peletakan LCD pada bagian pojok atas box adalah untuk memudahkan user melihat informasi yang ditampilkan LCD. Tujuan LCD diletakkan pada box agar pengaturan komponen lebih rapi dan menjaga LCD agar tidak terkena air pada saat proses penyaringan.
3.4.6 Driver Motor DC L298 Penggunaan motor DC pada pengerjaan
tugas akhir ini difungsikan
sebagai penggerak gear untuk melakukan pemutaran drum dalam peroses
46
penyaringan air. Arah motor ini dapat dikendalikan menggunakan motor driver DC L298 sehingga drum dapat berputar. Gambar 3.13 merupakan bentuk dari rangkaian motor driver yang digunakan pada proyek Tugas Akhir ini.
Gambar 3.13 Rangkaian Driver Motor L298
Bentuk motor driver dan motor DC yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.14.
Gambar 3.14 Bentuk Fisik Motor DC Dan Driver Motor L298
47
Pada perancangan, rangkaian motor driver diletak di dalam box agar memper mudah peroses pengkabelan dan melindungi rangkaian dari air agar tidak terjadi konseleting. Motor DC diletakkan pada sisi depan alat, yang berfungsi sebagai pemutar drum.
3.4.7 Konfigurasi Pin Relay Modul relay 2 chanel ini memiliki 1 set header input (D1-D2) dan 2 set terminal konektor dimana tiap setnya terdiri dari 3 terminal, masing-masing terminal memiliki fungsi yaitu, normali open (NO), normali close (NC), dan commond (COM). Pada bagian ini akan dijelaskan deskripsi dan fungsi dari masing-masing header dan konektor tersebut. Vcc dan gnd Header berfungsi sebagai catu daya 5volt untuk mengaktifkan rangkaian modul relay, pada header pin input data digunakan untuk mengakses data berupah perintah dari program yang dibuat. Berikut deskripsi dari masing-masing pin pada Interface Header dan terminal konnetor dapat di perlihatkan pada table 3.1.
Tabel 3.1 Interface Header Dan Terminal Konektor Modul Relay Nama
Fungsi
Vcc dan Gnd
Catu daya 5volt DC
D1
Iputan data 1
D2
Inputan data 2
D3
Iputan data 3
D4
Inputan data 4
48
NO
Normali Open (ON)
NC
Normali Close (OFF)
COM
COMMAND
Gambar 3.15 Bentuk Rangkaian Relay Dari gambar 3.15 merupakan bentuk dari rangkaian relay yang digunakan pada penelitian ini.
3.4.8 Sensor Kekeruhan (Turbidity Sensor) Sensor kekeruhan atau turbidity sensor merupakan sebuah sensor yang memiliki carakerja hampir dengan sensor photodiode. Sensor photodiode bekerja dengan mendeteksi cahaya, Turbidity sensor bekerja dengan perinsip transmisi cahaya dimana semakin keruh air maka semakin sedikin cahaya yang masuk begitupun sebaliknya semakin jernih air maka akan semakin banyak cahaya yang masuk. Dalam pengerjaan tugas akhir ini penggunakan sensor
49
kekeruhan difungsikan sebagai tolak ukut untuk pembacaan tingkat kekeruhan yang terjadi pada air. Rangkaian skematik dari turbidity sensor dapat dilihat pada gambar 3.16.
Gambar 3.16 Rangkaian Turbidity sensor (Tokopedia, 2013)
3.5
Perancangan Perangkat Lunak Tujuan dari perancangan perangkat lunak adalah untuk mengetahui alur
atau carakerja dari alat rotary drum filter dari proses awalpenyaringan air yang kotor hingga menjadi air bersih. Perancangan perangkat lunak diterangkan pada alur proses seperti pada gambar 3.17.
50
Gambar 3.17 Alur Jalannya Proses Penyaringan Air
51
Alat rotary drum filter akan bekerja apabila turbidity sensor membaca air keruh setelah air terbaca keruh maka drum akan berputar melakukan proses penyaringan hinga air bersih.
3.6
Metode Pengujian dan Evaluasi Sistem Proses pengujian sistem ini akan dilakukan pada perangkat keras dan
perangkat lunakyang telah dibuat. Pengujian yang telah dilakukan adalah pada mikrokontroler ATmega16, pengujian sensor kekeruhan atau turbidity sensor, pengujian motor driver L298 dan pengujian motor DC.
3.6.1 Pengujian dan Evaluasi Minimum Sistem ATMega16 Pengujian minimum sistem ATMega16 bertujuan untuk mengetahui apakah mikrokontroler pada alat penyaring air atau rotary drum filter dapat melakukan proses download program ke mikrokontroler dengan baik. Pengujian ini dilakukan dengan mengaktifkan power supply dan menghubungkanya pada minimum sistem. Hubungkan minimum sistem dengan komputer atau laptop menggunakan kabel USB downloader lalu di jalankan.
3.6.2 Pengujian dan Evaluasi Sensor Kekeruhan (Turbidity Sensor) Pengujian turbidity sensor dilakukan untuk menguji apakah sensor dapat membaca dengan baik dan membedakan antara air yang bersih dan air yang kotor. Cara pengujian adalah sensor akan diletakkan pada air selanjutnya sensor akan membaca apakah air tersebut termasuk keruh atau jernih, dari pembacaan sensor tersebut akan didapatkan nilai kekeruhan.
hasil
